Elektrobusse erobern weltweit unsere Straßen, und das aus gutem Grund! Sie reduzieren Emissionen und fördern eine nachhaltige Mobilität. Allerdings stellen sie den öffentlichen Verkehr auch vor neue Herausforderungen. Fragen nach Gesamtkosten und Brandsicherheit stehen im Raum. Genau hier setzen innovative Lösungen an, um diese Herausforderungen zu meistern und den Elektro-ÖPNV sicherer und effizienter zu gestalten. Die wegweisenden Initiativen des VDV zur Datenbereitstellung von Batterien und modernen Batterieanalysetechnologien ebnen den Weg für einen Paradigmenwechsel im öffentlichen Verkehrsmanagement.
Initiativen des VDV zur Datenbereitstellung von Batterien
Die Lithium-Ionen-Batterie ist das Herzstück dieser Mobilitätswende – und gleichzeitig das mit Abstand teuerste, komplexeste und vielleicht auch seltsamste Verschleißteil der jüngeren Industriegeschichte. Ihre Leistungsfähigkeit zu verstehen und ihre Sicherheit zu gewährleisten ist daher von zentraler Bedeutung. Nicht zuletzt durch Initiativen des VDV wie dem Merkblatt 80031 ist dies bereits im Kern der deutschen Branchendiskussion angekommen.
Praktisch jedes Batteriesystem generiert eine schier unüberschaubare Menge an Sensordaten, ohne dass zusätzliche Geräte oder Sensoren eingebaut werden müssen. Die VDV-Schrift 2382 definiert bereits seit geraumer Zeit Minimaldaten-Listen, die jedes E-Fahrzeug bereitstellen sollte, und die einfach in Ausschreibungsunterlagen übernommen werden können. Zudem sollte die VDV-Schrift 230 „Lastenheft für Busse“ entsprechende Empfehlungen übernehmen.
Die meisten Flottenmanagement- und Telematik-Systeme sind in der Lage, genau diese Minimaldatensets kosteneffi-zient und in der geforderten Auflösung zu übertragen. Es gibt mittlerweile eine beachtliche Liste von Fahrzeugherstellern, die die geforderten Daten ihren Kunden zur Verfügung stellen. Sicherlich nicht zuletzt, sondern gerade weil mittlerweile vor allem größere Verkehrsbetriebe im In- und Ausland die entsprechende VDV238-Konformität als unverhandelbare Ausschreibungsbedingung definieren, tragen sie maßgeblich zur zunehmenden Transparenz bei.
Fachkräftemangel und Automatisierung
Die Europäische Union schätzt, dass bis 2025 sage und schreibe 800.000 Stellen in der europäischen Batteriewertschöpfungskette nicht besetzt werden können, da Experten fehlen und die Ausbildung neuer Fachkräfte zwar stetig vorangeht, es Absolventen aber naturgemäß an Praxiserfahrung mangelt.
Wie lässt sich das Problem lösen, wenn sich Gigabyte von Batteriedaten pro Fahrzeug und Monat ansammeln? Selbst in mittelgroßen Städten gibt es mittlerweile Fuhrparks mit mehreren hundert Fahrzeugen. Die besten Data Scientists und Elektrochemie-Experten stoßen hier an ihre Grenzen. Es ist eine Herausforderung, Verschleißmuster, drohende Ausfälle, schleichende Defekte oder gar ein Brandrisiko wiederholbar, zuverlässig und vor allem auch außerhalb der Arbeitszeiten zu erkennen.
Es gibt bereits Softwarelösungen, die die wertvolle Daten-flut automatisiert und kontinuierlich in noch wertvollere Erkenntnisse und Warnungen umwandeln. Dadurch können sich die Experten im Betrieb auf die Interpretation und Reaktion auf ungeplante Ereignisse fokussieren.
Effektive Überwachung und Analyse – die Magie der Batteriedaten
Batteriesysteme verfügen über eine Vielzahl von Sensoren und Elektronik, darunter auch das Batteriemanagement-System (BMS). Dieses System übernimmt lokal im Fahrzeug die grundlegende Überwachung der Batterie und Ihrer Einzelteile, wie z.B. die Schätzung des Ladezustandes oder das Prüfen allgemeiner Grenzwerte. Allerdings zeigt die Komplexität von Lithium-Ionen-Batterien, dass lokale Überwachung allein nicht ausreicht.
Diverse zellinterne Prozesse deuten sich beispielweise nur sehr subtil und über Monate im Signalspiel zwischen Strom und Spannung, aber nicht in der Temperatur an – in etwa wie das schleichende Verstopfen einer Leitung oder die langsame Oxidation von Kontakten. Das lokale BMS wird spätestens beim offensichtlichen Vorliegen eines ernsthaften Problems eine Warnung ausgeben. Allerdings bleibt oft keinerlei Möglichkeit zur Reaktion, wenn man bedenkt, dass zum Beispiel ein thermisches Durchgehen („thermal runaway“) binnen weniger Sekunden geschieht.
Die Komplexität von Batterien, die begrenzte Speicher- und Rechenkapazität des BMS sowie die Schwierigkeit, Langzeitwissen zu integrieren, führen dazu, dass potenzielle Probleme durch das BMS unentdeckt bleiben.
Die Lösung ist eine zentralisierte Datenanalyse mithilfe von Batterieüberwachungssoftware wie z. B. von volytica. Die Felddaten, die auf Rohwerte des BMS zurückgehen, ermöglichen kostengünstige, besser zugängliche und nachvollziehbarere Analysen als im Fahrzeug. Algorithmen zur Erkennung von Anomalien identifizieren potenzielle Sicherheitsrisiken und ermöglichen proaktive Wartungsmaßnahmen zur Vermeidung von Zwischenfällen. Sie bietet Betreibern eine umfassende Analyse und beantwortet alle wichtigen Fragen, zum Beispiel: Wie verhalten sich die Batterien im Laufe der Zeit? Welche Faktoren beeinflussen ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit? Können Vorwarnungen gegeben werden, bevor es „zu spät“ ist?
Den kompletten Artikel lesen Sie in der Nahverkehrs-praxis 5-2024.
